[发明专利]一种改进型的爬楼机器人及其爬楼方法

说明书

本发明涉及一种改进型的爬楼机器人及其爬楼方法，主要包括：可承载负载的车身、剪刀式底盘，以及可实现平地行驶、攀爬单阶台阶或者连续攀爬多阶楼梯的三叶轮。其特征在于：底盘与车身呈靴形配合安装，攀爬单阶台阶时，底盘限位桩相对于车身限位孔向上侧移动，减小了车身的倾斜幅度。攀爬多阶楼梯时，连接底盘左翼与底盘右翼的电动伸缩杆可根据台阶尺寸伸长或缩短，三叶轮的行走轮能紧密贴合于台阶。行走轮采用蜗轮配合蜗杆驱动，传动平稳结构紧凑，运行噪声小。所述爬楼机器人的优点还包括可采用两个电动机实现全部三叶轮及其行走轮的同时双效旋转，保证了所述改进型的爬楼机器人及其爬楼方法可针对不同尺寸台阶实现良好的多阶楼梯连续攀爬效果。

技术领域

本发明涉及扶老助残爬楼设备技术领域，尤其是涉及一种改进型的爬楼机器人及其爬楼方法。

背景技术

自二十世纪末以来，我国社会的老龄化进程逐渐加快。我国65岁以上老年人口在2000年占全国总人口的比例已经上升为约7%，达到了联合国界定一个国家或地区进入老龄化社会的标准。据预计，接近二十一世纪中叶，我国65岁以上老年人口占全国总人口的比例将超过20%。届时，我国老龄化社会形势将更加严重，老年人口高龄化现象将更加明显。为了保障老年人的基本生活，方便老年人的居住与出行，中国政府及时修订了《城市道路和建筑物障碍设计规范》、《老年人建筑设计规范》等相关建筑条例，给部分旧住宅楼加装电梯等老旧小区改造措施也在稳步推进。但是，改建措施不可能一蹴而就，部分腿脚不方便的老年人及残疾人日常出行仍然面临着上下楼梯以及大量室外建筑物台阶的挑战。因此，老年人及残疾人对辅助上下楼梯代步工具的需求非常迫切，研制安全有效的爬楼机器人具有重要的现实意义。

现有技术公开了专利申请号为CN2019103844334的一种被动式支撑避障装置、爬楼机器人及其爬楼方法，其技术方案包括：第一连接杆、弹性可伸缩连接杆、第二连接杆、第三连接杆、第四连接杆、车轮；所述第一连接杆中部与第二连接杆下端铰接，第一连接杆上端与第四连接杆上端铰接；第三连接杆一端与第二连接杆上端铰接，另一端与第四连接杆下端铰接；上述四个连接杆铰接构成四杆机构；弹性可伸缩连接杆一端与第二连接杆中部铰接，另一端与第四连接杆中部铰接。该方案利用了被动式支撑避障装置一系列的连杆机构转动带动的车轮实现被动越障，该机器人实现单阶台阶的爬楼效果较好，但对于连续攀爬多阶楼梯的应用场景，车身前方的举升装置需要不断调整对准上一级楼梯，连续爬楼效率较低。再如，现有技术公开了专利申请号为CN2019108971529的一种爬楼轮、爬楼行走机构、爬楼轮椅架和全自动爬楼轮椅，其技术方案包括：爬楼轮、爬楼行走机构、爬楼轮椅架和全自动爬楼轮椅，属于爬楼轮椅领域。爬楼轮，包括后轮总成和前轮总成，所述后轮总成和前轮总成均包括轮架；爬楼行走机构，包括爬楼轮，还包括相连的前支架和后支架；爬楼轮椅架，包括座椅架和所述的爬楼行走机构，所述座椅架底侧滑动连接有滑动板，全自动爬楼轮椅，包括所述的爬楼有轮椅架和座椅，所述座椅连接在座椅架上。该方案爬楼轮采用了四叶轮配合多套圆锥齿轮传动。为了爬楼轮椅既能在平地活动又可以上下楼梯，其前后连续设置了多部行走驱动电机和爬行驱动电机。该方案配置的四部步进电机导致装置自重较大，采用的圆锥齿轮传动其制造、装配过程都比较复杂，不利于后期的维修保养。

发明内容

本发明的目的在于针对上述常见的爬楼装置的缺点与不足，提出一种改进型的爬楼机器人及其爬楼方法，以缓解现有的几种爬楼设备结构方案在攀爬多阶楼梯时，连续攀爬能力较差，结构复杂，装置自重较大，实用性不佳的问题。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的改进型的爬楼机器人的主体结构，它主要包括用于承载外部负载的车身，剪刀式底盘和双效三叶轮。

进一步地，所述的改进型的爬楼机器人底盘通过避震器与上方车身上的避震器限位架装配在一起，底盘右翼前后两侧各有一个底盘限位桩，且所述的两个底盘限位桩恰好被装配于车身限位孔中。底盘限位桩采用二级凸台结构，即底盘限位桩上侧的圆形凸台与下侧半椭圆形凸台均凸出于底盘前后侧立面，且上侧圆形凸台比下侧半椭圆形凸台更加外凸于底盘侧面。